Chiết xuất hạt nho bằng siêu âm: Năng suất, Tốc độ, Bền vững
Chiết xuất siêu âm là một kỹ thuật hiệu quả cao và có thể mở rộng quy mô để thu hồi polyphenol từ hạt nho. – Một nguồn giàu tanin cô đặc, flavan-3-ols và proanthocyanidins. Các tác động cơ học của hiện tượng cavitation âm thanh do siêu âm công suất cao tạo ra làm tăng đáng kể quá trình chuyển khối, phá vỡ cấu trúc tế bào và thúc đẩy quá trình khuếch tán chất tan, cho phép đạt được năng suất cao hơn, thời gian chiết xuất ngắn hơn và giảm tiêu thụ dung môi so với các phương pháp truyền thống.
Tại sao siêu âm lại hiệu quả đến vậy trong quá trình chiết xuất hạt nho?
Máy siêu âm công nghiệp Hielscher là công cụ chiết xuất mạnh mẽ, phù hợp cho cả quy trình batch và inline. Được trang bị sonotrodes và các bộ phản ứng dòng chảy tùy chọn, máy chiết xuất siêu âm Hielscher cung cấp kiểm soát chính xác các thông số quan trọng bao gồm năng lượng, biên độ, nhiệt độ và áp suất. Điều này cho phép thực hiện quá trình chiết xuất có thể tái tạo, năng suất cao trong điều kiện nhiệt độ nhẹ, đồng thời bảo toàn cấu trúc của các polyphenol nhạy nhiệt. Các nghiên cứu gần đây đã chứng minh rằng quá trình chiết xuất hỗ trợ bằng siêu âm sử dụng hệ thống Hielscher không chỉ cải thiện năng suất phenolic tổng thể mà còn đảm bảo khả năng mở rộng và tính nhất quán cho các ứng dụng quy mô nhỏ và công nghiệp. Những ưu điểm này khiến các máy siêu âm dạng đầu dò Hielscher trở thành kỹ thuật đáng tin cậy và bền bỉ cho quá trình chiết xuất bền vững và có năng suất cao các hoạt chất từ hạt nho.
Sonication giúp giải phóng hiệu quả các chất phytochemical từ hạt nho.
Polyphenol từ hạt nho
Hạt nho, một sản phẩm phụ chính của ngành sản xuất rượu vang, là một nguồn nguyên liệu quý giá chứa nhiều polyphenol, flavan-3-ol (ví dụ: catechin), procyanidin oligomeric, este axit gallic và axit béo không bão hòa. Các thành phần này có hoạt tính sinh học phổ rộng, khiến chiết xuất hạt nho trở thành lựa chọn hấp dẫn cho các ứng dụng trong thực phẩm chức năng, mỹ phẩm dược phẩm và dược phẩm.
Tuy nhiên, độ cứng cấu trúc của ma trận hạt lignocellulosic hạn chế hiệu quả của quá trình chiết xuất rắn-lỏng truyền thống. Ở đây, quá trình chiết xuất hỗ trợ bằng siêu âm cung cấp một giải pháp thay thế mạnh mẽ.
Chiết xuất polyphenol, tanin và procyanidin bằng siêu âm
Tannin cô đặc từ hạt nho là các oligome/polyme của (+)-catechin và (−)-epicatechin, tức là proanthocyanidin/procyanidin. Các hợp chất này là các hợp chất phenolic chính có ý nghĩa trong ngành công nghiệp rượu vang. Phương pháp chiết xuất bằng siêu âm giúp giảm thời gian và năng lượng cần thiết để giải phóng các hợp chất này khỏi cấu trúc lignocellulosic. Vì siêu âm là kỹ thuật chiết xuất không nhiệt, sự phân hủy nhiệt của các hợp chất nhạy cảm này được ngăn chặn. Điều này khiến sonication trở thành phương pháp chiết xuất lý tưởng cho sản xuất các hợp chất hạt nho chất lượng cao.
So sánh các kỹ thuật chiết xuất hạt nho: Sonication so với các phương pháp truyền thống
Bảng dưới đây tóm tắt các ưu điểm chính của phương pháp chiết xuất hạt nho bằng sóng siêu âm, trong đó phương pháp sonication rõ ràng vượt trội so với các phương pháp chiết xuất truyền thống.
| Yếu tố | Ưu điểm của phương pháp chiết xuất siêu âm so với các phương pháp truyền thống |
|---|---|
| năng suất khai thác | Năng suất cao hơn của polyphenol, lipid và tanin |
| Thời gian khai thác | Giảm đáng kể (từ phút xuống còn giờ) |
| dung môi | Lượng dung môi thấp hơn, tương thích với các dung môi thân thiện với môi trường (ví dụ: ethanol, nước) |
| không nhiệt | Sự suy giảm nhiệt độ tối thiểu do nhiệt độ môi trường hoặc nhiệt độ thấp. |
| Khả năng mở rộng | Có sẵn các tùy chọn chế độ xử lý theo lô và chế độ xử lý liên tục. |
| Hiệu quả năng lượng | Yêu cầu năng lượng thấp hơn trên mỗi gam được chiết xuất |
Tận dụng lợi thế của khai thác siêu âm và sử dụng một sonicator Hielscher để khai thác thực vật với hiệu quả và tính bền vững chưa từng có!
Siêu âm cũng được sử dụng để chiết xuất polyphenol và các hợp chất sinh học khác từ các sản phẩm phụ của nho như bã nho, vỏ nho, lá nho và cuống nho. Tìm hiểu thêm về công nghệ chiết xuất cải tiến bằng siêu âm từ phế phẩm trái cây!
Tóm tắt đồ họa của nghiên cứu về chiết xuất stilbenoid bằng siêu âm từ cuống nho sử dụng máy siêu âm UP200S.
(Nghiên cứu và hình ảnh: Piñeiro et al., 2013)
Tìm kiếm máy siêu âm tốt nhất cho quá trình chiết xuất ở mọi quy mô.
Máy chiết xuất siêu âm có công suất từ 50 đến 400 watt cho phép chuẩn bị các chiết xuất thực vật theo phương pháp thủ công (ví dụ: từ hạt nho). Phù hợp cho các nhà sản xuất nhỏ như nhà thuốc và nhà trị liệu.
Các mẫu máy siêu âm: UP50H, UP100H, 200Ht, UP200St, UP400ST
Máy siêu âm bàn làm việc công nghiệp có công suất từ 500 đến 2000 watt mỗi thiết bị là lựa chọn lý tưởng để tối ưu hóa quy trình chiết xuất và mở rộng quy mô từ sản xuất theo lô sang sản xuất liên tục.
Các mẫu máy siêu âm: UIP500hdt, UIP1000hdt, UIP1500hdT, UIP2000hdT
Các máy siêu âm dạng inline có công suất từ 4 đến 16 kW cho mỗi đầu dò siêu âm là lựa chọn lý tưởng để thực hiện sản xuất quy mô lớn các chiết xuất thực vật trong quy trình vận hành tự động liên tục.
Các mẫu máy siêu âm: UIP4000hdt, UIP6000hdT, UIP16000hdT
Bảng dưới đây cung cấp cho bạn thông tin về công suất xử lý xấp xỉ của các thiết bị siêu âm Hielscher:
| Khối lượng hàng loạt | Tốc độ dòng chảy | Thiết bị được đề xuất |
|---|---|---|
| 1 đến 500mL | 10 đến 200ml / phút | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400ml / phút | UP200Ht, UP400ST |
| 0.1 đến 20L | 0.2 đến 4L / phút | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L / phút | UIP4000hdt |
| 15 đến 150L | 3 đến 15L / phút | UIP6000hdT |
| N.A. | 10 đến 100L / phút | UIP16000hdT |
| N.A. | Lớn | Cụm UIP16000hdT |
Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng Sản xuất tại Đức
Hielscher ultrasonicators nổi tiếng với chất lượng cao nhất và tiêu chuẩn thiết kế của họ. Mạnh mẽ và hoạt động dễ dàng cho phép tích hợp trơn tru của ultrasonicators của chúng tôi vào các cơ sở công nghiệp. Điều kiện khắc nghiệt và môi trường đòi hỏi dễ dàng được xử lý bởi Hielscher ultrasonicators.
Hielscher Ultrasonics là một công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt nhấn mạnh vào ultrasonicators hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, Hielscher ultrasonicators là CE tuân thủ và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.
Văn học / Tài liệu tham khảo
- Mazza, Karen; Santiago, Manuela; Nascimento, Luzimar; Godoy, Ronoel; Souza, Erika; Brígida, Ana; Borguini, Renata; Tonon, Renata (2018): Syrah grape skin valorisation using ultrasound‐assisted extraction: Phenolic compounds recovery, antioxidant capacity and phenolic profile. International Journal of Food Science & Technology 2018.
- Piñeiro, Z.; Guerrero, R. F.; Fernández-Marin, M. I.; Cantos-Villar, Emma; Palma, M. (2013): Ultrasound-Assisted Extraction of Stilbenoids from Grape Stems. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 61(51), 2013. 12549–12556.
- Monasterio, A.; Osorio, F.A. (2024): Physicochemical Properties of Nanoliposomes Encapsulating Grape Seed Tannins Formed with Ultrasound Cycles. Foods 2024, 13, 414.
- Ceferino Carrera; Ana Ruiz-Rodríguez; Miguel Palma; Carmelo G. Barroso (2012): Ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from grapes. Analytica Chimica Acta 732, 2012. 100–104.
Các câu hỏi thường gặp
Các chất phytochemical nào có trong hạt nho?
Hạt nho chứa một loạt các chất phytochemical, chủ yếu là polyphenol. Các nhóm chính bao gồm:
- Proanthocyanidins (OPCs): các hợp chất flavan-3-ol dạng oligome và polymer (catechin, epicatechin).
- Flavonoid: bao gồm quercetin, kaempferol và các glycoside của chúng.
- Axit phenolic: chẳng hạn như axit gallic, axit vanillic và axit caffeic.
- Tocopherols và phytosterols: các thành phần lipid hòa tan có hàm lượng thấp.
Các hợp chất này và các hợp chất khác góp phần tạo nên hạt nho.’ Có tính chất chống oxy hóa mạnh và hoạt tính sinh học.
OPC trong hạt nho là gì?
OPC là viết tắt của oligomeric proanthocyanidins. Đây là các hợp chất polyphenolic được hình thành thông qua quá trình kết tụ của các flavan-3-ols như catechin và epicatechin. Chúng thuộc lớp tanin kết tụ và được biết đến với hoạt tính chống oxy hóa mạnh mẽ. Trong hạt nho, OPCs có mặt với lượng đáng kể và đóng góp vào khả năng phòng vệ của cây cũng như cấu trúc vị chát đặc trưng.
OPC Grape Seed Extract là gì?
Đây là một chế phẩm cô đặc được chiết xuất từ hạt nho, được chuẩn hóa để chứa hàm lượng cao các proanthocyanidin oligomeric. Các chiết xuất này được nghiên cứu rộng rãi về các tính chất chống oxy hóa, chống viêm và bảo vệ mạch máu, và thường được sử dụng làm thực phẩm bổ sung.
Hielscher Ultrasonics sản xuất homogenizers siêu âm hiệu suất cao cho các ứng dụng trộn, phân tán, nhũ tương hóa và khai thác trên phòng thí nghiệm, thí điểm và quy mô công nghiệp.